JP7127432B2 - optical devices and electronic devices - Google Patents

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Description

本発明は、光学装置、及び電子機器に関する。 The present invention relates to optical devices and electronic equipment.

従来、高屈折層と低屈折層とを交互に積層した光学部材(光学多層膜ミラー)を有する光学装置(波長可変干渉フィルター)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の波長可変干渉フィルターは、光学多層膜ミラーにより構成された下側ミラーと、光学多層膜ミラーにより構成された上側ミラーとが、ギャップを介して対向配置される構成を有する。このような波長可変干渉フィルターでは、下側ミラー及び上側ミラーの間のギャップ寸法を変更することで、ギャップ寸法に応じた波長の光を波長可変干渉フィルターから透過させることができる。
また、この波長可変干渉フィルターでは、光学多層膜ミラーの高屈折層にSiまたはGeを用い、低屈折層に空気を用いている。このような光学多層膜ミラーでは、高屈折層と低屈折層の屈折率の比が大きくなり、広帯域に対して高い反射率特性を持たせることが可能となり、これにより、波長可変干渉フィルターの波長可変帯域も広くなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical device (tunable interference filter) having an optical member (optical multilayer mirror) in which high refractive layers and low refractive layers are alternately laminated is known (see, for example, Patent Document 1).
The tunable interference filter described in Patent Document 1 has a configuration in which a lower mirror composed of an optical multilayer mirror and an upper mirror composed of an optical multilayer mirror are arranged opposite to each other with a gap therebetween. In such a tunable interference filter, by changing the dimension of the gap between the lower mirror and the upper mirror, it is possible to transmit light having a wavelength corresponding to the dimension of the gap through the tunable interference filter.
In this wavelength tunable interference filter, Si or Ge is used for the high refractive layer of the optical multilayer mirror, and air is used for the low refractive layer. In such an optical multilayer mirror, the ratio of the refractive indices of the high-refractive layer and the low-refractive layer becomes large, making it possible to provide high reflectance characteristics over a wide band. The variable band also becomes wider.

特開2009-204381号公報JP 2009-204381 A

しかしながら、光学多層膜ミラーを用いた波長可変干渉フィルターでは、通常、波長可変干渉フィルターを透過させる光の波長可変帯域の中心波長λに基づいて、高屈折層及び低屈折層の厚みを設計する。つまり、高屈折層の屈折率をn、高屈折層の厚みをd、低屈折層の屈折率をn、低屈折層の厚みをdとすると、高屈折層がn=λ/4を満たし、低屈折層がn=λ/4を満たすように、光学多層膜ミラーが設計される。
このため、波長可変干渉フィルターから中心波長λ付近の光を透過させる場合に、透過光の波長と透過率との関係である分光特性において半値幅が狭くなる。つまり、波長可変干渉フィルターは、高い分解能で中心波長λ付近の光を透過させることができる。
しかしながら、波長可変帯域において中心波長λから離れた波長(エッジ波長)付近の光を透過させる場合、中心波長λを透過させる場合に比べて、分光特性において半値幅が広くなる。つまり、波長可変干渉フィルターから、エッジ波長の光を高分解能で透過させることは困難となる。
However, in a wavelength tunable interference filter using an optical multilayer mirror, the thicknesses of the high refractive layer and the low refractive layer are usually designed based on the central wavelength λ 0 of the wavelength tunable band of light that is transmitted through the wavelength tunable interference filter. . That is, when the refractive index of the high refractive layer is nH , the thickness of the high refractive layer is dH , the refractive index of the low refractive layer is nL , and the thickness of the low refractive layer is dL , the high refractive layer is nHdH . = λ 0 /4 and the low refractive layer satisfies n L d H = λ 0 /4.
Therefore, when light having a center wavelength of λ 0 is transmitted through the wavelength tunable interference filter, the spectral characteristic, which is the relationship between the wavelength of the transmitted light and the transmittance, has a narrow half width. In other words, the tunable interference filter can transmit light near the center wavelength λ0 with high resolution.
However, when transmitting light near a wavelength (edge wavelength) away from the center wavelength λ 0 in the variable wavelength band, the half-value width in the spectral characteristics becomes wider than when transmitting the center wavelength λ 0 . In other words, it becomes difficult to transmit the light of the edge wavelength with high resolution from the wavelength tunable interference filter.

第1適用例に係る光学装置は、複数の第一光学層、及び、前記第一光学層とは屈折率が異なる複数の第二光学層を有し、前記第一光学層及び前記第二光学層が積層された光学部材と、前記第一光学層及び前記第二光学層の積層方向において、前記第一光学層の厚みを変化させる層厚変更部と、を備え、前記光学部材は、一対設けられ、一対の前記光学部材は、ギャップを介して対向配置されており、前記ギャップの寸法を変更するギャップ変更部を備えることを特徴とする。 An optical device according to a first application example includes a plurality of first optical layers and a plurality of second optical layers having a refractive index different from that of the first optical layers, wherein the first optical layers and the second optical layers an optical member in which layers are laminated; and a layer thickness changing portion that changes the thickness of the first optical layer in the lamination direction of the first optical layer and the second optical layer, wherein the optical member comprises a pair of The pair of optical members are arranged opposite to each other with a gap therebetween, and are provided with a gap changing portion for changing the dimension of the gap.

本適用例に係る光学装置において、複数の前記第一光学層は、流体により構成された流体層であり、前記積層方向において、前記第一光学層を挟んで一対の電極が配置され、前記層厚変更部は、一対の前記電極の間に印加する電圧を変更することが好ましい。 In the optical device according to this application example, the plurality of first optical layers are fluid layers made of a fluid, and a pair of electrodes are arranged with the first optical layers interposed in the stacking direction. It is preferable that the thickness changing section changes the voltage applied between the pair of electrodes.

本適用例に係る光学装置において、複数の前記第一光学層は、流体により構成された流体層であり、複数の前記第二光学層は、導電性を有し、前記層厚変更部は、前記積層方向に対して両端部に配置される2つの前記第二光学層の間に印加する電圧を変更することが好ましい。 In the optical device according to this application example, the plurality of first optical layers are fluid layers made of a fluid, the plurality of second optical layers are conductive, and the layer thickness changing section includes: It is preferable to change the voltage applied between the two second optical layers arranged at both ends with respect to the lamination direction.

第2適用例に係る光学装置は、複数の第一光学層、及び、印加される電圧によって屈折率が変化する電気光学結晶により構成された複数の第二光学層を有し、前記第一光学層及び前記第二光学層が積層されて構成された光学部材と、前記第二光学層に印加する電圧を変化させて、前記第二光学層の屈折率を変化させる屈折率変更部と、を備え、前記光学部材は、一対設けられ、一対の前記光学部材は、ギャップを介して対向配置されており、前記ギャップの寸法を変更するギャップ変更部を備えることを特徴とする。 An optical device according to a second application example has a plurality of first optical layers, and a plurality of second optical layers made of electro-optic crystals whose refractive index changes according to an applied voltage, and the first optical an optical member configured by laminating a layer and the second optical layer; and a refractive index changing section that changes the refractive index of the second optical layer by changing the voltage applied to the second optical layer. A pair of the optical members are provided, the pair of optical members are arranged opposite to each other with a gap therebetween, and a gap changing portion for changing the dimension of the gap is provided.

第1適用例に係る光学装置において、前記ギャップ変更部は、一対の前記光学部材を透過させる光の波長に応じて、前記ギャップの寸法を変更し、前記層厚変更部は、一対の前記光学部材を透過させる光の波長に応じて、前記第一光学層の厚みを変化させることが好ましい。 In the optical device according to the first application example, the gap changing section changes the dimension of the gap according to the wavelength of light transmitted through the pair of optical members, and the layer thickness changing section changes the thickness of the pair of optical members. It is preferable to change the thickness of the first optical layer according to the wavelength of the light transmitted through the member.

第2適用例に係る光学装置において、前記ギャップ変更部は、一対の前記光学部材を透過させる光の波長に応じて、前記ギャップの寸法を変更し、前記屈折率変更部は、一対の前記光学部材を透過させる光の波長に応じて、前記第二光学層の屈折率を変化させることが好ましい。 In the optical device according to the second application example, the gap changing section changes the dimension of the gap according to the wavelength of light transmitted through the pair of optical members, and the refractive index changing section changes the size of the pair of optical members. It is preferable that the refractive index of the second optical layer is changed according to the wavelength of light transmitted through the member.

第3適用例に係る電子機器は、上記第1適用例または第2適用例の光学装置と、前記光学装置を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。 An electronic apparatus according to a third application example includes the optical device according to the first application example or the second application example, and a control unit that controls the optical device.

第一実施形態の分光装置の構成を示す模式図。1 is a schematic diagram showing the configuration of a spectroscopic device according to a first embodiment; FIG. 第一実施形態の第一光学部材及び第二光学部材の概略構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a first optical member and a second optical member according to the first embodiment; 第一実施形態の分光装置の駆動方法を示すフローチャート。4 is a flowchart showing a method for driving the spectroscopic device of the first embodiment; 比較例である従来の波長可変干渉フィルターのミラー構造を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a mirror structure of a conventional wavelength tunable interference filter as a comparative example; 比較例の波長可変干渉フィルターの分光特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing spectral characteristics of a wavelength tunable interference filter of a comparative example; 第一実施形態における波長可変干渉フィルターの分光特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing spectral characteristics of the wavelength tunable interference filter according to the first embodiment; 第一実施形態の波長可変干渉フィルター及び比較例の波長可変干渉フィルターの分光特性を比較した図。FIG. 4 is a diagram comparing the spectral characteristics of the wavelength tunable interference filter of the first embodiment and the wavelength tunable interference filter of the comparative example; 第二実施形態の波長可変干渉フィルターの第一光学部材及び第二光学部材の概略構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing the schematic configuration of a first optical member and a second optical member of a wavelength tunable interference filter according to a second embodiment; 第三実施形態の波長可変干渉フィルターの第一光学部材及び第二光学部材の概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a first optical member and a second optical member of a wavelength tunable interference filter according to a third embodiment; 第一実施形態の波長可変干渉フィルターにおいて、目標波長を800nm及び400nmに設定した際のそれぞれの分光特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing respective spectral characteristics when target wavelengths are set to 800 nm and 400 nm in the wavelength tunable interference filter of the first embodiment; 変形例に係る波長可変干渉フィルターの概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength tunable interference filter according to a modification;

[第一実施形態]
以下、第一実施形態について説明する。
図1は、第一実施形態の分光装置の構成を示す模式図である。
[分光装置1の全体構成]
分光装置1は、入射光から、ユーザーが設定する所望の目標波長の光を分光して出力する電子機器である。この分光装置1は、図1に示すように、光学装置である分光部10と、制御部20とを備えている。以下、各構成について詳細に説明する。
[First embodiment]
A first embodiment will be described below.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the spectroscopic device of the first embodiment.
[Overall configuration of spectroscopic device 1]
The spectroscopic device 1 is an electronic device that disperses and outputs light of a desired target wavelength set by a user from incident light. The spectroscopic device 1 includes a spectroscopic section 10 which is an optical device and a control section 20, as shown in FIG. Each configuration will be described in detail below.

[分光部10の構成]
分光部10は、図1に示すように、波長可変干渉フィルター11と、波長可変干渉フィルター11を駆動させる駆動回路12とを備えている。
波長可変干渉フィルター11は、ファブリーペロー干渉計であり、基板111と、第一光学部材112と、第二光学部材113と、ギャップ変更部114と、ギャップ形成スペーサー115と、を備えている。第一光学部材112及び第二光学部材113は、エアギャップGを介して対向する一対の光学部材を構成する。
[Configuration of spectroscopic unit 10]
The spectroscopic section 10 includes a variable wavelength interference filter 11 and a drive circuit 12 for driving the variable wavelength interference filter 11, as shown in FIG.
The tunable interference filter 11 is a Fabry-Perot interferometer and includes a substrate 111 , a first optical member 112 , a second optical member 113 , a gap changing portion 114 and gap forming spacers 115 . The first optical member 112 and the second optical member 113 form a pair of optical members facing each other with an air gap G therebetween.

第一光学部材112は、基板111上に設けられた光学部材であり、複数の光学層を積層して構成された光学多層膜ミラーである。
第二光学部材113は、第一光学部材112上にギャップ形成スペーサー115等を介して設けられる光学部材であり、複数の光学層を積層して構成された光学多層膜ミラーである。
第二光学部材113の一部は、第一光学部材112に対してエアギャップGを介して対向する。波長可変干渉フィルター11を、光学層の積層方向Zから見た際に、エアギャップGの形成位置と重なる部分は、入射光が多重反射により干渉する干渉領域Ar1となる。エアギャップGのギャップ寸法に応じた波長の透過光が干渉領域Ar1を透過し、分光部10から出力される。
The first optical member 112 is an optical member provided on the substrate 111 and is an optical multilayer mirror configured by laminating a plurality of optical layers.
The second optical member 113 is an optical member provided on the first optical member 112 via a gap forming spacer 115 or the like, and is an optical multilayer mirror configured by laminating a plurality of optical layers.
A part of the second optical member 113 faces the first optical member 112 with an air gap G therebetween. When the wavelength tunable interference filter 11 is viewed from the stacking direction Z of the optical layers, the portion overlapping the formation position of the air gap G becomes an interference region Ar1 where incident light interferes due to multiple reflection. Transmitted light having a wavelength corresponding to the gap dimension of the air gap G is transmitted through the interference region Ar1 and output from the spectroscopic section 10 .

図2は、第一光学部材112及び第二光学部材113の概略構成を示す図である。
図2に示すように、第一光学部材112及び第二光学部材113は、それぞれ、複数の第一光学層11Lと、複数の第二光学層11Hとを備え、第一光学層11Lと第二光学層11Hとが、光学層の積層方向Zに沿って交互に積層されることで構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the first optical member 112 and the second optical member 113. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the first optical member 112 and the second optical member 113 each include a plurality of first optical layers 11L and a plurality of second optical layers 11H. The optical layers 11H are alternately laminated along the lamination direction Z of the optical layers.

第一光学層11Lは、流体により構成される流体層であり、例えば本実施形態では、流体として空気を用いた空気層となる。
第二光学層11Hは、第一光学層11Lよりも屈折率が大きい固体素材により構成されており、例えば、TiO、Ta、Si、Ge等を用いることができる。
波長可変干渉フィルター11を透過させる光を広帯域で可変させるためには、第一光学層11Lと第二光学層11Hとの屈折率の比を大きくする。これにより、第一光学部材112及び第二光学部材113の反射率特性において、所定以上の反射率を示す波長帯域が広くなり、分光部10による波長可変帯域Δλも広帯域化する。本実施形態では、第一光学層11Lとして空気層を用いる。この場合、第一光学層11L及び第二光学層11Hの屈折率の比は、例えば、第一光学層11LとしてSiO等の固体素材を用いる場合に比べて、大きくなる。このため、第一光学層11LとしてSiO等の固体素材を用いる場合に比べて、分光部10の波長可変帯域Δλは、広くなる。
The first optical layer 11L is a fluid layer made of fluid, and for example, in this embodiment, it is an air layer using air as the fluid.
The second optical layer 11H is made of a solid material having a higher refractive index than the first optical layer 11L, and TiO 2 , Ta 2 O 5 , Si, Ge, etc. can be used, for example.
In order to vary the light transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 over a wide band, the refractive index ratio between the first optical layer 11L and the second optical layer 11H is increased. Accordingly, in the reflectance characteristics of the first optical member 112 and the second optical member 113, the wavelength band in which the reflectance is equal to or higher than a predetermined value is widened, and the wavelength variable band Δλ by the spectroscopic section 10 is also widened. In this embodiment, an air layer is used as the first optical layer 11L. In this case, the ratio of the refractive indices of the first optical layer 11L and the second optical layer 11H is greater than when a solid material such as SiO 2 is used as the first optical layer 11L. Therefore, the wavelength variable band Δλ of the spectroscopic section 10 becomes wider than when a solid material such as SiO 2 is used as the first optical layer 11L.

また、本実施形態では、各第一光学層11Lを挟んで、例えばITO等の導電性薄膜により構成された一対の電極116A,116Bが設けられている。
例えば、図2に示すように、第一光学部材112の積層方向Zの両端部が第二光学層11Hであり、第二光学部材113の積層方向Zの両端部が第二光学層11Hである場合、第一光学層11Lよりも基板111側で、当該第一光学層11Lに接する第二光学層11Hの面に第一電極116Aを設ける。また、当該第一光学層11Lよりも基板111とは反対側で、当該第一光学層11Lに接する第二光学層11Hの面に第二電極116Bを設ける。
図2に示すような積層方向Zに沿った波長可変干渉フィルター11の断面視において、これらの第一電極116A及び第二電極116Bは、干渉領域Ar1と重ならない位置で、干渉領域Ar1を囲うように配置されている。
Further, in this embodiment, a pair of electrodes 116A and 116B made of a conductive thin film such as ITO is provided on both sides of each first optical layer 11L.
For example, as shown in FIG. 2, both ends of the first optical member 112 in the stacking direction Z are the second optical layers 11H, and both ends of the second optical member 113 in the stacking direction Z are the second optical layers 11H. In this case, the first electrode 116A is provided on the surface of the second optical layer 11H in contact with the first optical layer 11L on the substrate 111 side of the first optical layer 11L. A second electrode 116B is provided on the surface of the second optical layer 11H that is in contact with the first optical layer 11L on the opposite side of the substrate 111 from the first optical layer 11L.
In a cross-sectional view of the wavelength tunable interference filter 11 along the lamination direction Z as shown in FIG. are placed in

また、これらの第一電極116A及び第二電極116Bの間には、例えばSiO等の薄膜により構成されたスペーサー116Cが設けられる。スペーサー116Cは、図2に示すような断面視において、干渉領域Ar1と重ならない位置で、干渉領域Ar1を囲うように配置されている。この際、スペーサー116Cの干渉領域Ar1側の端部は、第一電極116A及び第二電極116Bの干渉領域Ar1側の端部よりも、当該干渉領域Ar1から離れて位置する。よって、第一電極116A及び第二電極116Bにおいて、スペーサー116Cと接しない部分は、積層方向Zにおいて、第一光学層11Lの空気を介して対向する。このため、第一電極116A及び第二電極116Bの間で電圧を印加すれば、静電引力によって、干渉領域Ar1における第一光学層11Lの層厚が小さくなる。つまり、第一電極116A及び第二電極116Bは、第一光学層11Lの層厚を変化させるミラーアクチュエーター116として機能する。
本実施形態では、各第一光学層11Lに対して、それぞれ、1つのミラーアクチュエーター116が設けられる。つまり、第一光学層11Lの数だけ、ミラーアクチュエーター116が配置される。
A spacer 116C made of a thin film such as SiO 2 is provided between the first electrode 116A and the second electrode 116B. The spacer 116C is arranged so as to surround the interference area Ar1 at a position that does not overlap with the interference area Ar1 in a cross-sectional view as shown in FIG. At this time, the end of the spacer 116C on the side of the interference region Ar1 is located farther from the interference region Ar1 than the ends of the first electrode 116A and the second electrode 116B on the side of the interference region Ar1. Therefore, the portions of the first electrode 116A and the second electrode 116B that are not in contact with the spacer 116C face each other in the stacking direction Z via the air of the first optical layer 11L. Therefore, when a voltage is applied between the first electrode 116A and the second electrode 116B, the layer thickness of the first optical layer 11L in the interference area Ar1 is reduced due to electrostatic attraction. That is, the first electrode 116A and the second electrode 116B function as a mirror actuator 116 that changes the layer thickness of the first optical layer 11L.
In this embodiment, one mirror actuator 116 is provided for each first optical layer 11L. In other words, mirror actuators 116 are arranged by the number of first optical layers 11L.

ところで、低屈折層と高屈折層とを交互に積層した光学多層膜ミラーを設計する場合、各層の層厚と屈折率との積(光学的厚み)が、光学多層膜ミラーにより反射させる波長の1/4となるように、各層の層厚を設定する。また、波長可変干渉フィルターから透過させる光を所定の波長可変帯域Δλで変化させる場合、通常、各層の光学的厚みが、波長可変帯域Δλにおける中心波長λの1/4倍となるように、各層の層厚を設定する。 By the way, when designing an optical multilayer mirror in which low-refractive layers and high-refractive layers are alternately laminated, the product of the layer thickness and the refractive index of each layer (optical thickness) is the wavelength reflected by the optical multilayer mirror. The layer thickness of each layer is set so as to be 1/4. Further, when the light transmitted from the wavelength tunable interference filter is varied within a predetermined wavelength tunable band Δλ, the optical thickness of each layer is usually 1/4 times the central wavelength λ 0 in the wavelength tunable band Δλ. Set the layer thickness of each layer.

本実施形態においても、第二光学層11Hの層厚gは、光学的厚みが波長可変帯域Δλにおける中心波長λの1/4となるように設定されている。つまり、第二光学層11Hの屈折率をnとする場合、第二光学層11Hの光学的厚みnは、n=λ/4を満たす。
一方、本実施形態では、第一光学層11Lの層厚gは、第一電極116A及び第二電極116Bの間に電圧を印加していない場合に、光学的厚みが波長可変帯域Δλにおける中心波長λの1/4倍よりも大きくなるように設定されている。より好ましくは、分光部10の波長可変帯域Δλの最長波長をλ、第一電極116A及び第二電極116Bの間に電圧を印加していない場合の第一光学層11Lの層厚(初期層厚)をg10とし、空気の屈折率nairを1と近似すると、初期層厚g10は、g10>λ/4を満たす。
また、第一電極116A及び第二電極116Bの間に最大電圧を印加した場合に、第一光学層11Lの光学的厚みが、波長可変帯域Δλにおける中心波長λの1/4倍よりも小さくなるように設定されている。より具体的には、分光部10の波長可変帯域Δλの最短波長をλとし、第一電極116A及び第二電極116Bの間に最大電圧を印加した場合の第一光学層11Lの層厚をg11とすると、層厚g11は、g11<λ/4を満たす。
Also in this embodiment, the layer thickness g2 of the second optical layer 11H is set so that the optical thickness is 1/4 of the central wavelength λ0 in the wavelength tunable band Δλ. That is, when n L is the refractive index of the second optical layer 11H, the optical thickness n L g 2 of the second optical layer 11H satisfies n L g 20 /4.
On the other hand, in the present embodiment, the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is such that the optical thickness is the center of the wavelength tunable band Δλ when no voltage is applied between the first electrode 116A and the second electrode 116B. It is set to be larger than 1/4 times the wavelength λ0 . More preferably, the longest wavelength of the wavelength tunable band Δλ of the spectroscopic section 10 is λ M , and the layer thickness of the first optical layer 11L when no voltage is applied between the first electrode 116A and the second electrode 116B (initial layer thickness) is g 10 and the refractive index of air n air is approximated as 1, the initial layer thickness g 10 satisfies g 10M /4.
Further, when the maximum voltage is applied between the first electrode 116A and the second electrode 116B, the optical thickness of the first optical layer 11L is smaller than 1/4 times the central wavelength λ0 in the wavelength tunable band Δλ. is set to be More specifically, the shortest wavelength of the wavelength tunable band Δλ of the spectroscopic section 10 is λm , and the layer thickness of the first optical layer 11L when the maximum voltage is applied between the first electrode 116A and the second electrode 116B is g 11 , the layer thickness g 11 satisfies g 11m /4.

なお、第一光学層11Lは、第二光学層11H、第一電極116A、第二電極116B、及びスペーサー116Cにより周囲が囲われた密閉空間であってもよく、連通部によって第一光学層11Lの内外が連通される構成であってもよい。連通部を設ける構成としては、例えば、干渉領域Ar1を囲うように、間隔をあけて複数のスペーサー116Cを配置する。この場合、隣り合うスペーサー116Cの間により連通部が構成される。また、スペーサー116Cに貫通孔を設け、貫通孔を連通部として機能させてもよい。
第一光学層11Lを密閉構造とする場合では、ミラーアクチュエーター116に電圧を印加すると第一光学層11Lの空気が圧縮されることで体積が小さくなり、第一光学層11Lの層厚gが変化する。また、連通部を設ける構成では、ミラーアクチュエーター116に電圧を印加すると、第一光学層11Lの空気が外部に逃げることで体積が小さくなり、第一光学層11Lの層厚gが変化する。
The first optical layer 11L may be a closed space surrounded by the second optical layer 11H, the first electrode 116A, the second electrode 116B, and the spacer 116C. may be configured such that the inside and outside of the are communicated with each other. As a configuration for providing the communicating portion, for example, a plurality of spacers 116C are arranged at intervals so as to surround the interference area Ar1. In this case, a communicating portion is formed between adjacent spacers 116C. Also, a through hole may be provided in the spacer 116C and the through hole may function as a communicating portion.
In the case where the first optical layer 11L has a closed structure, when a voltage is applied to the mirror actuator 116, the air in the first optical layer 11L is compressed and the volume is reduced, and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is reduced to Change. In addition, in a configuration in which a communicating portion is provided, when a voltage is applied to the mirror actuator 116, the air in the first optical layer 11L escapes to the outside, reducing the volume and changing the layer thickness g1 of the first optical layer 11L.

次に、ギャップ変更部114及びギャップ形成スペーサー115について説明する。
ギャップ変更部114は、第一光学部材112と第二光学部材113との間のエアギャップGのギャップ寸法を変更する。具体的には、ギャップ変更部114は、第一光学部材112に設けられた第三電極114Aと、第二光学部材113に設けられた第四電極114Bとを備える。
第三電極114Aは、第一光学部材112の第二光学部材113に対向する面に設けられ、積層方向Zに沿った断面視で干渉領域Ar1を囲うように配置される。
第四電極114Bは、第二光学部材113の第一光学部材112に対向する面に設けられ、積層方向Zに沿った断面視で干渉領域Ar1を囲うように配置されており、第三電極114Aに対向する。
なお、図2に示すように、第三電極114Aは、SiO等の光学薄膜117を介して第一光学部材112に設けられていてもよい。同様に、第四電極114Bは、SiO等の光学薄膜117を介して第二光学部材113に設けられていてもよい。
Next, the gap changing portion 114 and the gap forming spacer 115 will be described.
The gap changer 114 changes the gap dimension of the air gap G between the first optical member 112 and the second optical member 113 . Specifically, the gap changer 114 includes a third electrode 114A provided on the first optical member 112 and a fourth electrode 114B provided on the second optical member 113. As shown in FIG.
The third electrode 114A is provided on the surface of the first optical member 112 facing the second optical member 113, and is arranged so as to surround the interference area Ar1 in a cross-sectional view along the stacking direction Z.
The fourth electrode 114B is provided on the surface of the second optical member 113 facing the first optical member 112, and is arranged so as to surround the interference region Ar1 in a cross-sectional view along the stacking direction Z, and the third electrode 114A. Oppose.
As shown in FIG. 2, the third electrode 114A may be provided on the first optical member 112 via an optical thin film 117 such as SiO2 . Similarly, the fourth electrode 114B may be provided on the second optical member 113 via an optical thin film 117 such as SiO2 .

ギャップ形成スペーサー115は、図1及び図2に示すように、第三電極114A及び第四電極114Bの間で、干渉領域Ar1と重ならない位置で、干渉領域Ar1を囲うように配置されている。ギャップ形成スペーサー115の干渉領域Ar1側の端部は、第三電極114A及び第四電極114Bの干渉領域Ar1側の端部よりも、当該干渉領域Ar1から離れて位置する。よって、第三電極114A及び第四電極114Bにおいて、ギャップ形成スペーサー115と接しない部分は、積層方向Zにおいて、第一光学層11LのエアギャップGを介して対向する。
このようなギャップ変更部114では、第三電極114A及び第四電極114Bの間で電圧を印加すれば、静電引力によって、エアギャップGのギャップ寸法が変更される。これにより、波長可変干渉フィルター11を透過する光の波長も変更される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the gap forming spacer 115 is arranged between the third electrode 114A and the fourth electrode 114B so as to surround the interference area Ar1 at a position that does not overlap the interference area Ar1. The end of the gap forming spacer 115 on the side of the interference region Ar1 is located farther from the interference region Ar1 than the ends of the third electrode 114A and the fourth electrode 114B on the side of the interference region Ar1. Therefore, the portions of the third electrode 114A and the fourth electrode 114B that are not in contact with the gap forming spacer 115 face each other in the stacking direction Z with the air gap G of the first optical layer 11L interposed therebetween.
In such a gap changer 114, when a voltage is applied between the third electrode 114A and the fourth electrode 114B, the gap dimension of the air gap G is changed by electrostatic attraction. As a result, the wavelength of light passing through the wavelength tunable interference filter 11 is also changed.

[駆動回路12の構成]
図1に戻り、駆動回路12について説明する。図1に示すように、駆動回路12は、ミラー駆動ドライバー121と、フィルター駆動ドライバー122とを備える。
ミラー駆動ドライバー121は、層厚変更部として機能し、波長可変干渉フィルター11の第一電極116A及び第二電極116Bに接続され、第一電極116A及び第二電極116Bの間にミラー駆動電圧を印加する。また、ミラー駆動ドライバー121は、制御部20から入力される指令信号に基づいて、ミラー駆動電圧を変化させることで、第一電極116Aと第二電極116Bとの間で作用する静電引力を変更させ、空気層である第一光学層11Lの層厚gを変更する。
また、本実施形態では、波長可変干渉フィルター11に設けられた全ての第一電極116Aが結線されてミラー駆動ドライバー121に接続され、全ての第二電極116Bが結線されてミラー駆動ドライバー121に接続されている。これにより、ミラー駆動ドライバー121は、各ミラーアクチュエーター116に対して、同電圧を印加することができ、各第一光学層11Lの層厚gを同じ厚みに制御することが可能となる。
[Configuration of drive circuit 12]
Returning to FIG. 1, the drive circuit 12 will be described. As shown in FIG. 1 , the drive circuit 12 includes a mirror drive driver 121 and a filter drive driver 122 .
The mirror driving driver 121 functions as a layer thickness changing unit, is connected to the first electrode 116A and the second electrode 116B of the wavelength tunable interference filter 11, and applies a mirror driving voltage between the first electrode 116A and the second electrode 116B. do. Also, the mirror driving driver 121 changes the electrostatic attraction acting between the first electrode 116A and the second electrode 116B by changing the mirror driving voltage based on the command signal input from the control unit 20. , and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L, which is an air layer, is changed.
Further, in this embodiment, all the first electrodes 116A provided in the tunable interference filter 11 are wired and connected to the mirror driver 121, and all the second electrodes 116B are wired and connected to the mirror driver 121. It is Thereby, the mirror drive driver 121 can apply the same voltage to each mirror actuator 116, and can control the layer thickness g1 of each first optical layer 11L to be the same thickness.

フィルター駆動ドライバー122は、波長可変干渉フィルター11の第三電極114A及び第四電極114Bに接続され、第三電極114A及び第四電極114Bの間にフィルター駆動電圧を印加する。 The filter driving driver 122 is connected to the third electrode 114A and the fourth electrode 114B of the tunable interference filter 11, and applies a filter driving voltage between the third electrode 114A and the fourth electrode 114B.

駆動回路12は、制御部20から入力される指令信号に基づいて駆動される。この指令信号には、目標波長の光に対応する層厚gを設定するためのミラー駆動電圧、及び、目標波長の光を透過させるためのエアギャップGのギャップ寸法を設定するためのフィルター駆動電圧の指令値が含まれる。
これにより、ミラー駆動ドライバー121は、指令信号に含まれるミラー駆動電圧の指令値に従って、ミラーアクチュエーター116にミラー駆動電圧を印加し、第一光学層11Lの層厚gを目標波長の1/4倍となるように変化させる。
また、フィルター駆動ドライバー122は、指令信号に含まれるフィルター駆動電圧の指令値に従って、ギャップ変更部114にフィルター駆動電圧を印加し、エアギャップGのギャップ寸法を、目標波長の光を透過させるための寸法に変化させる。
The drive circuit 12 is driven based on command signals input from the control section 20 . This command signal includes a mirror driving voltage for setting the layer thickness g1 corresponding to the light of the target wavelength, and a filter driving voltage for setting the gap dimension of the air gap G for transmitting the light of the target wavelength. Contains the voltage command value.
Accordingly, the mirror drive driver 121 applies a mirror drive voltage to the mirror actuator 116 according to the command value of the mirror drive voltage included in the command signal, and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is reduced to 1/4 of the target wavelength. Change it to double.
In addition, the filter driving driver 122 applies a filter driving voltage to the gap changing unit 114 in accordance with the command value of the filter driving voltage included in the command signal, and adjusts the gap dimension of the air gap G to transmit the light of the target wavelength. change in size.

[制御部20の構成]
制御部20は、分光装置1の全体動作を制御するコントローラーである。この制御部20は、図1に示すように、メモリー21と、分光制御部22とを備える。また、制御部20は、分光装置1と外部機器とを接続するインターフェース(図示略)を備え、外部機器からの信号を受信することも可能である。外部機器からの信号としては、例えば分光装置1により分光させる光の目標波長を指定する信号等が例示できる。なお、分光装置1が、ユーザーによる入力操作を受け付ける操作部を有する構成としてもよい。
[Configuration of control unit 20]
The control unit 20 is a controller that controls the overall operation of the spectroscopic device 1 . The controller 20 includes a memory 21 and a spectral controller 22, as shown in FIG. The control unit 20 also has an interface (not shown) that connects the spectroscopic device 1 and an external device, and can receive a signal from the external device. As the signal from the external device, for example, a signal designating a target wavelength of light to be dispersed by the spectroscopic device 1 can be exemplified. Note that the spectroscopic device 1 may be configured to have an operation unit that receives an input operation by a user.

メモリー21は、分光部10を駆動させるための各種データが記録されている。具体的には、メモリー21には、分光部10を透過させる光の波長に対する、フィルター駆動電圧、及びミラー駆動電圧を示した、駆動テーブルが記録されている。 Various data for driving the spectroscopic section 10 are recorded in the memory 21 . Specifically, the memory 21 stores a drive table that indicates filter drive voltages and mirror drive voltages for wavelengths of light that is transmitted through the spectroscopic section 10 .

分光制御部22は、分光部10を制御して、分光部10を透過させる透過光の波長を変化させる。
例えば、分光制御部22は、外部機器や操作部から分光部10で分光させる光の波長が入力された場合、当該波長を目標波長として設定する。そして、分光制御部22は、メモリー21に記憶された駆動テーブルから、目標波長に対するミラー駆動電圧及びフィルター駆動電圧を読み出し、駆動回路12に指令信号を出力する。
The spectroscopic control section 22 controls the spectroscopic section 10 to change the wavelength of light transmitted through the spectroscopic section 10 .
For example, when a wavelength of light to be dispersed by the spectroscopic unit 10 is input from an external device or an operation unit, the spectroscopic control unit 22 sets the wavelength as the target wavelength. Then, the spectral control unit 22 reads the mirror driving voltage and the filter driving voltage for the target wavelength from the driving table stored in the memory 21 and outputs command signals to the driving circuit 12 .

[分光装置1の駆動方法]
次に、上述したような分光装置1の駆動方法について説明する。
図3は、分光装置1の駆動方法を示すフローチャートである。
ここでは、分光装置1の駆動例として、図示略の外部機器から分光装置1に、所定波長の光を分光させる旨の入力信号が入力されることで、分光部10により分光される光の波長が変更される例を示す。
制御部20は、図3に示すように、外部機器から、分光部10を透過させる目標波長λを指定する旨の波長指定信号を受信する(ステップS1)。
次に、分光制御部22は、メモリー21に記録されている駆動テーブルから、目標波長λに対応するフィルター駆動電圧、及びミラー駆動電圧を読み出す(ステップS2)。そして、分光制御部22は、フィルター駆動電圧及びミラー駆動電圧を含む指令信号を駆動回路12に出力する(ステップS3)。
[Method for Driving Spectroscopic Device 1]
Next, a method for driving the spectroscopic device 1 as described above will be described.
FIG. 3 is a flow chart showing a method of driving the spectroscopic device 1. As shown in FIG.
Here, as an example of driving the spectroscopic device 1, an input signal for dispersing light of a predetermined wavelength is input to the spectroscopic device 1 from an external device (not shown). is changed.
As shown in FIG. 3, the control unit 20 receives from an external device a wavelength designation signal designating a target wavelength λi to be transmitted through the spectroscopic unit 10 (step S1).
Next, the spectral control unit 22 reads the filter driving voltage and the mirror driving voltage corresponding to the target wavelength λ i from the driving table recorded in the memory 21 (step S2). Then, the spectral control unit 22 outputs a command signal including the filter driving voltage and the mirror driving voltage to the driving circuit 12 (step S3).

駆動回路12に指令信号が入力されると、ミラー駆動ドライバー121は、ミラー駆動電圧を各ミラーアクチュエーター116に印加し、フィルター駆動ドライバー122は、フィルター駆動電圧をギャップ変更部114に印加する(ステップS4)。
これにより、波長可変干渉フィルター11の第一光学部材112及び第二光学部材113を構成する第一光学層11Lの層厚gが、λ/4となるように変更される。このため、波長可変干渉フィルター11は、目標波長λの光を、狭い半値幅で透過させることができ、高い分解能で目標波長の光を透過させることが可能となる。
When the command signal is input to the drive circuit 12, the mirror drive driver 121 applies the mirror drive voltage to each mirror actuator 116, and the filter drive driver 122 applies the filter drive voltage to the gap changer 114 (step S4 ).
As a result, the layer thickness g 1 of the first optical layer 11L constituting the first optical member 112 and the second optical member 113 of the tunable interference filter 11 is changed to λ i /4. Therefore, the wavelength tunable interference filter 11 can transmit the light of the target wavelength λ i with a narrow half width, and can transmit the light of the target wavelength with high resolution.

[分光装置1の分光測定]
次に、本実施形態の分光装置1における波長可変干渉フィルター11の分光特性について、従来の波長可変干渉フィルターを比較例として説明する。
図4は、比較例の波長可変干渉フィルター90のミラー構造を示す図である。
図4に示すように、比較例の波長可変干渉フィルター90は、空気層である第一光学層11Lと、TiO等の固体素材により構成された第二光学層11Hとが積層された第一光学部材112P及び第二光学部材113Pを有する。ここで、比較例の波長可変干渉フィルター90では、400nmから700nmまでの可視光域を波長可変帯域Δλとして設計されたフィルターであり、中心波長λをλ=550nmとして、第一光学層11L及び第二光学層11Hの層厚が設定されている。つまり、比較例では、第一光学層11Lの層厚gは、分光部10を透過させる光の波長によらず、125nmに固定されている。
[Spectroscopic measurement of spectroscopic device 1]
Next, the spectral characteristics of the wavelength tunable interference filter 11 in the spectroscopic device 1 of this embodiment will be described using a conventional wavelength tunable interference filter as a comparative example.
FIG. 4 is a diagram showing the mirror structure of the tunable interference filter 90 of the comparative example.
As shown in FIG. 4, the wavelength tunable interference filter 90 of the comparative example has a first optical layer 11L, which is an air layer, and a second optical layer 11H, which is composed of a solid material such as TiO 2 . It has an optical member 112P and a second optical member 113P. Here, the wavelength tunable interference filter 90 of the comparative example is a filter designed with the visible light range from 400 nm to 700 nm as the wavelength tunable band Δλ . and the layer thickness of the second optical layer 11H. That is, in the comparative example, the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is fixed at 125 nm regardless of the wavelength of the light transmitted through the spectroscopic section 10 .

図5は、比較例の波長可変干渉フィルター90の分光特性を示す図である。なお、図5では、エアギャップGのギャップ寸法を順次変更した際のそれぞれの分光特性を示している。つまり、CP1は、波長可変干渉フィルター90から700nmの光を透過させた際の分光特性である。CP2は、波長可変干渉フィルター90から650nmの光を透過させた際の分光特性である。CP3は、波長可変干渉フィルター90から600nmの光を透過させた際の分光特性である。CP4は、波長可変干渉フィルター90から550nmの光を透過させた際の分光特性である。CP5は、波長可変干渉フィルター90から500nmの光を透過させた際の分光特性である。CP6は、波長可変干渉フィルター90から450nmの光を透過させた際の分光特性である。CP7は、波長可変干渉フィルター90から400nmの光を透過させた際の分光特性である。 FIG. 5 is a diagram showing spectral characteristics of the wavelength tunable interference filter 90 of the comparative example. Note that FIG. 5 shows respective spectral characteristics when the gap dimension of the air gap G is changed sequentially. In other words, C P1 is the spectral characteristic when light of 700 nm is transmitted through the tunable interference filter 90 . C P2 is the spectral characteristic when light of 650 nm is transmitted through the variable wavelength interference filter 90 . C P3 is the spectral characteristic when light of 600 nm is transmitted through the variable wavelength interference filter 90 . C P4 is the spectral characteristic when light of 550 nm is transmitted through the variable wavelength interference filter 90 . CP5 is the spectral characteristic when light of 500 nm is transmitted through the variable wavelength interference filter 90 . CP6 is the spectral characteristic when light of 450 nm is transmitted through the variable wavelength interference filter 90 . CP7 is the spectral characteristic when light of 400 nm is transmitted through the variable wavelength interference filter 90 .

比較例の波長可変干渉フィルター90では、中心波長λの光を透過させるように、エアギャップGのギャップ寸法を変更すると、CP4に示すように、中心波長λを中心とした狭い範囲内の波長成分を含む透過光が波長可変干渉フィルター90を透過する。つまり、透過光の分光特性における半値幅が狭く、高い分解能で目標波長の光を透過させることが可能である。
しかしながら、中心波長λから離れた波長を透過させる場合、例えば、波長可変帯域Δλの最短波長λ(=400nm)や、最長波長λ(=700nm)の光を透過させる場合では、CP1やCP7に示すように、CP4に対して半値幅が大きくなり、分解能が低下する。
In the wavelength tunable interference filter 90 of the comparative example, when the gap dimension of the air gap G is changed so as to transmit the light of the center wavelength λ 0 , as shown in C P4 , within a narrow range centered on the center wavelength λ 0 passes through the tunable interference filter 90 . That is, the half-value width in the spectral characteristics of transmitted light is narrow, and light of the target wavelength can be transmitted with high resolution.
However, when transmitting a wavelength away from the central wavelength λ 0 , for example, when transmitting light with the shortest wavelength λ m (=400 nm) or the longest wavelength λ M (=700 nm) of the variable wavelength band Δλ, C P1 and CP7 , the half-value width is larger than that of CP4 , and the resolution is lowered.

図6は、本実施形態における波長可変干渉フィルター11の分光特性を示す図である。なお、図6では、エアギャップGのギャップ寸法を順次変更した際のそれぞれの分光特性を示している。つまり、Cは、波長可変干渉フィルター11から700nmの光を透過させた際の分光特性である。Cは、波長可変干渉フィルター11から650nmの光を透過させた際の分光特性である。Cは、波長可変干渉フィルター11から600nmの光を透過させた際の分光特性である。Cは、波長可変干渉フィルター11から550nmの光を透過させた際の分光特性である。Cは、波長可変干渉フィルター11から500nmの光を透過させた際の分光特性である。Cは、波長可変干渉フィルター11から450nmの光を透過させた際の分光特性である。Cは、波長可変干渉フィルター11から400nmの光を透過させた際の分光特性である。
また、図7は、本実施形態の波長可変干渉フィルター11及び比較例の波長可変干渉フィルター90の分光特性を比較した図であり、目標波長を変化させた際の、透過光の分光特性における半値幅の変化を示している。図7において、T1は、比較例の半値幅の変化を示す特性曲線であり、T2は、本実施形態の半値幅の変化を示す特性曲線である。
FIG. 6 is a diagram showing spectral characteristics of the wavelength tunable interference filter 11 in this embodiment. Note that FIG. 6 shows respective spectral characteristics when the gap dimension of the air gap G is changed sequentially. In other words, C1 is the spectral characteristic when light of 700 nm is transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 . C2 is the spectral characteristic when light of 650 nm is transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 . C3 is the spectral characteristic when light of 600 nm is transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 . C4 is the spectral characteristic when light of 550 nm is transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 . C5 is the spectral characteristic when light of 500 nm is transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 . C6 is the spectral characteristic when light of 450 nm is transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 . C7 is the spectral characteristic when light of 400 nm is transmitted through the wavelength tunable interference filter 11 .
FIG. 7 is a diagram comparing the spectral characteristics of the wavelength tunable interference filter 11 of the present embodiment and the wavelength tunable interference filter 90 of the comparative example. It shows the change in price range. In FIG. 7, T1 is a characteristic curve showing changes in the half-value width of the comparative example, and T2 is a characteristic curve showing changes in the half-value width of the present embodiment.

本実施形態の波長可変干渉フィルター11では、目標波長が中心波長λから離れている場合でも、その目標波長に応じたミラー駆動電圧がミラーアクチュエーター116に印加される。このため、第一光学部材112及び第二光学部材113の反射率特性が、目標波長に対して最適化される。
つまり、本実施形態では、ミラーアクチュエーター116に電圧を印加していない状態で、第一光学部材112及び第二光学部材113は、最長波長λを中心とした所定の波長範囲の光に対して反射率が閾値以上となる反射率特性を有する。そして、目標波長が変更されると、その目標波長に応じて第一光学層11Lの層厚gが変更されるので、第一光学部材112及び第二光学部材113の反射率特性における中心波長が短波長側にシフトし、反射率が閾値以上となる波長範囲も短波長側にシフトする。
このため、図6及び図7に示すように、本実施形態の波長可変干渉フィルター11では、波長可変帯域Δλの中心波長λから離れた波長の光を透過させる場合でも、比較例の波長可変干渉フィルター90に比べて、透過光の分光特性における半値幅を狭くでき、高い分解能で光を透過させることができる。
In the wavelength tunable interference filter 11 of this embodiment, even when the target wavelength is distant from the center wavelength λ0 , a mirror drive voltage corresponding to the target wavelength is applied to the mirror actuator 116. FIG. Therefore, the reflectance characteristics of the first optical member 112 and the second optical member 113 are optimized with respect to the target wavelength.
In other words, in the present embodiment, the first optical member 112 and the second optical member 113 are in a state where no voltage is applied to the mirror actuator 116, with respect to light in a predetermined wavelength range centered on the longest wavelength λM . It has a reflectance characteristic in which the reflectance is equal to or higher than a threshold. When the target wavelength is changed, the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is changed according to the target wavelength. shifts to the short wavelength side, and the wavelength range in which the reflectance is equal to or higher than the threshold also shifts to the short wavelength side.
Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7, in the wavelength tunable interference filter 11 of the present embodiment, even when light having a wavelength away from the central wavelength λ0 of the wavelength tunable band Δλ is transmitted, the wavelength tunable interference filter 11 of the comparative example can be transmitted. Compared to the interference filter 90, the half-value width in the spectral characteristics of transmitted light can be narrowed, and light can be transmitted with high resolution.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態の分光装置1は、波長可変干渉フィルター11及び駆動回路12を備えた分光部10と、制御部20とを備える。
分光部10を構成する波長可変干渉フィルター11は、第一光学部材112と、第二光学部材113と、第一光学部材112及び第二光学部材113の間のエアギャップGのギャップ寸法を変更するギャップ変更部114とを備える。
そして、第一光学部材112及び第二光学部材113は、複数の第一光学層11Lと、第一光学層11Lとは屈折率が異なる複数の第二光学層11Hと、を有し、第一光学層11L及び第二光学層11Hが積層されて構成されている。
また、分光部10を構成する駆動回路12は、層厚変更部として機能するミラー駆動ドライバー121を備え、ミラー駆動ドライバー121は、第一光学層11Lの層厚gを変化させる。
[Action and effect of the present embodiment]
The spectroscopic device 1 of this embodiment includes a spectroscopic section 10 having a variable wavelength interference filter 11 and a drive circuit 12 and a control section 20 .
The variable wavelength interference filter 11 constituting the spectroscopic section 10 changes the gap dimension of the first optical member 112, the second optical member 113, and the air gap G between the first optical member 112 and the second optical member 113. and a gap changer 114 .
The first optical member 112 and the second optical member 113 each have a plurality of first optical layers 11L and a plurality of second optical layers 11H having a refractive index different from that of the first optical layer 11L. The optical layer 11L and the second optical layer 11H are laminated.
Further, the driving circuit 12 constituting the spectroscopic section 10 includes a mirror driving driver 121 functioning as a layer thickness changing section, and the mirror driving driver 121 changes the layer thickness g1 of the first optical layer 11L.

このため、本実施形態では、第一光学層11Lの層厚gを、変化させることで、第一光学部材112や第二光学部材113の光学特性(反射率特性)を変化させることができる。つまり、層厚gを変更することで、第一光学部材112や第二光学部材113において反射率特性の中心波長を、目標波長に近づくようにシフトさせることができる。
これにより、波長可変干渉フィルター11で目標波長の光を透過させる場合に、透過光の分光特性における半値幅が狭くなり、高い分解能で目標波長の光を透過させることができる。
また、第一光学層11Lの層厚gを変更することで、第一光学部材112や第二光学部材113の反射率特性における中心波長をシフトさせることができるので、第一光学部材112や第二光学部材113により反射させることができる光の波長域が広がる。よって、波長可変干渉フィルター11の波長可変帯域Δλを広げることができる。
Therefore, in this embodiment, by changing the layer thickness g1 of the first optical layer 11L, it is possible to change the optical characteristics (reflectance characteristics) of the first optical member 112 and the second optical member 113. . That is, by changing the layer thickness g1, it is possible to shift the center wavelength of the reflectance characteristics of the first optical member 112 and the second optical member 113 so as to approach the target wavelength.
As a result, when the light of the target wavelength is transmitted through the tunable interference filter 11, the half width in the spectral characteristics of the transmitted light is narrowed, and the light of the target wavelength can be transmitted with high resolution.
Further, by changing the layer thickness g1 of the first optical layer 11L, it is possible to shift the center wavelength of the reflectance characteristics of the first optical member 112 and the second optical member 113. The wavelength range of light that can be reflected by the second optical member 113 is widened. Therefore, the variable wavelength band Δλ of the variable wavelength interference filter 11 can be widened.

さらに、このような分光部10を備えた分光装置1では、制御部20により分光部10に指令信号を出力することで、分光部10で透過させる光の波長を容易に制御することができ、分光装置1により、目標波長の光を高い分解能で出射させることができる。 Furthermore, in the spectroscopic device 1 including such a spectroscopic unit 10, by outputting a command signal to the spectroscopic unit 10 from the control unit 20, the wavelength of the light transmitted by the spectroscopic unit 10 can be easily controlled. The spectroscopic device 1 can emit light of a target wavelength with high resolution.

本実施形態の波長可変干渉フィルター11では、第一光学層11Lは、空気層(流体層)であり、第一光学層11Lを挟んで第一電極116A及び第二電極116Bが配置され、これらの第一電極116A及び第二電極116Bによりミラーアクチュエーター116が構成されている。そして、ミラー駆動ドライバー121は、各第一光学層11Lに設けられたミラーアクチュエーター116に印加するミラー駆動電圧を変更することで、第一光学層11Lの層厚gを変更する。
つまり、第一光学層11Lを挟む一対の第二光学層11Hのうち、基板111側に配置された一方の第二光学層11Hに第一電極116Aが設けられる。また、前記一対の第二光学層11Hのうち、基板111とは反対側の他方に配置された第二光学層11Hに、第二電極116Bが設けられる。
このような構成では、ミラーアクチュエーター116へのミラー駆動電圧を制御すれば、第一電極116Aが接合された第二光学層11Hと、第二電極116Bが接合された第二光学層11Hとが、静電引力によって互いに近接する方向に応力を受ける。また、第一光学層11Lが空気(流体)により構成されているため、第一光学層11Lを挟む第二光学層11Hは互いに近接する方向に容易に変位する。これにより、第一光学層11Lの層厚gを容易に変化させることができる。
In the wavelength tunable interference filter 11 of this embodiment, the first optical layer 11L is an air layer (fluid layer), and the first electrode 116A and the second electrode 116B are arranged with the first optical layer 11L interposed therebetween. A mirror actuator 116 is configured by the first electrode 116A and the second electrode 116B. The mirror drive driver 121 changes the layer thickness g1 of the first optical layer 11L by changing the mirror drive voltage applied to the mirror actuator 116 provided in each first optical layer 11L.
That is, of the pair of second optical layers 11H sandwiching the first optical layer 11L, one of the second optical layers 11H arranged on the substrate 111 side is provided with the first electrode 116A. Further, the second electrode 116B is provided on the second optical layer 11H arranged on the other of the pair of second optical layers 11H on the side opposite to the substrate 111 .
In such a configuration, by controlling the mirror drive voltage to the mirror actuator 116, the second optical layer 11H to which the first electrode 116A is bonded and the second optical layer 11H to which the second electrode 116B is bonded are They are stressed toward each other by electrostatic attraction. Also, since the first optical layer 11L is made of air (fluid), the second optical layers 11H sandwiching the first optical layer 11L are easily displaced in the direction of approaching each other. This makes it possible to easily change the layer thickness g1 of the first optical layer 11L.

この際、本実施形態では、フィルター駆動ドライバー122は、ギャップ変更部114に対して、目標波長に対応するフィルター駆動電圧を印加し、ミラー駆動ドライバー121は、ミラーアクチュエーター116に目標波長に対応したミラー駆動電圧を印加する。
つまり、ギャップ変更部114は、目標波長に対応したフィルター駆動電圧を印加されることで、エアギャップGのギャップ寸法を目標波長の光を透過させる寸法に変更する。これにより、波長可変干渉フィルター11から目標波長の光が透過される。
また、ミラーアクチュエーター116には、第一光学層11Lの層厚gを、目標波長の1/4倍にするためのミラー駆動電圧が印加される。これにより、第一光学部材112及び第二光学部材113の反射率特性を、目標波長側にシフトさせることができる。
したがって、波長可変干渉フィルター11から、目標波長の光を中心とした半値幅の狭い光を出力させることが可能となる。
At this time, in the present embodiment, the filter driving driver 122 applies a filter driving voltage corresponding to the target wavelength to the gap changing unit 114, and the mirror driving driver 121 causes the mirror actuator 116 to apply a mirror voltage corresponding to the target wavelength. Apply the drive voltage.
That is, the gap changer 114 changes the gap dimension of the air gap G to a dimension that allows the light of the target wavelength to pass therethrough by applying a filter driving voltage corresponding to the target wavelength. Thereby, the light of the target wavelength is transmitted from the wavelength tunable interference filter 11 .
A mirror drive voltage is applied to the mirror actuator 116 to make the layer thickness g1 of the first optical layer 11L 1/4 times the target wavelength. Thereby, the reflectance characteristics of the first optical member 112 and the second optical member 113 can be shifted to the target wavelength side.
Therefore, it is possible to output light with a narrow half-value width centered on the light of the target wavelength from the wavelength tunable interference filter 11 .

[第二実施形態]
次に、第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、第一光学層11Lの層厚gを変更するため、各第一光学層11Lに対して第一電極116A及び第二電極116Bを配置した。これに対して、本実施形態では、第二光学層11Hを電極として用いて、第一光学層11Lの層厚gを変更する点で上記第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、同一の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the first electrode 116A and the second electrode 116B are arranged for each first optical layer 11L in order to change the layer thickness g1 of the first optical layer 11L. In contrast, the present embodiment differs from the first embodiment in that the second optical layer 11H is used as an electrode and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is changed.
In the description below, the same components are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are omitted or simplified.

図8は、第二実施形態の波長可変干渉フィルター11Aのミラー構成、つまり、第一光学部材112A及び第二光学部材113Aの概略構成を示す図である。
本実施形態は、第一実施形態の分光部10において、図2に示す波長可変干渉フィルター11を、図8に示す波長可変干渉フィルター11Aに変更したものである。
図8に示すように、波長可変干渉フィルター11Aは、第一実施形態と同様、基板111上に、第一光学部材112Aが設けられ、第一光学部材112Aに対してエアギャップGを介して第二光学部材113Aが対向配置される。
FIG. 8 is a diagram showing the mirror configuration of the tunable interference filter 11A of the second embodiment, that is, the schematic configuration of the first optical member 112A and the second optical member 113A.
In this embodiment, the wavelength tunable interference filter 11 shown in FIG. 2 is changed to a wavelength tunable interference filter 11A shown in FIG. 8 in the spectroscopic section 10 of the first embodiment.
As shown in FIG. 8, a tunable interference filter 11A has a substrate 111 on which a first optical member 112A is provided, and an air gap G between the first optical member 112A and the first optical member 112A. Two optical members 113A are arranged to face each other.

第一光学部材112A及び第二光学部材113Aは、第一実施形態と同様、それぞれ、複数の第一光学層11Lと、複数の第二光学層11Hとを備え、第一光学層11Lと第二光学層11Hとが、光学層の積層方向Zに沿って交互に積層されることで構成されている。
ここで、本実施形態では、第二光学層11Hは、導電性を有する。このような第二光学層11Hとしては、例えばITO、Si、Ge等の導電性を有する固体素材を用いることができる。また、TiO等の光学素材に対して、例えば、NbやTa等をドープさせて導電性を持たせてもよい。
The first optical member 112A and the second optical member 113A are each provided with a plurality of first optical layers 11L and a plurality of second optical layers 11H, similarly to the first embodiment. The optical layers 11H are alternately laminated along the lamination direction Z of the optical layers.
Here, in this embodiment, the second optical layer 11H has conductivity. As such a second optical layer 11H, for example, a conductive solid material such as ITO, Si, or Ge can be used. Also, an optical material such as TiO 2 may be doped with, for example, Nb, Ta, or the like to have conductivity.

本実施形態では、複数の第二光学層11Hの間に直接スペーサー116Cが配置されることで、スペーサー116Cの厚みに相当する初期層厚g10の第一光学層11Lが形成される。
また、本実施形態では、第一光学部材112Aの積層方向Zにおける両端部に第二光学層11Hが配置されており、これらの積層方向Zの両端部に配置された第二光学層11Hが、ミラー駆動ドライバー121に対して電気接続される。
同様に、第二光学部材113Aの積層方向Zにおける両端部に第二光学層11Hが配置されており、これらの積層方向Zの両端部に配置された第二光学層11Hが、ミラー駆動ドライバー121に対して電気接続されている。
このような構成では、各第二光学層11Hが直列に電気接続されたコンデンサーとして機能し、ミラー駆動ドライバー121により、ミラー駆動電圧が印加されると、各コンデンサーに電荷が保持される。この際、各コンデンサーに保持される電荷量は同じになるので、静電引力によって、各第二光学層11Hの間が同量だけ変位し、第一光学層11Lの層厚gを均一に所望の寸法に変化させることができる。
In this embodiment, the spacers 116C are arranged directly between the plurality of second optical layers 11H to form the first optical layer 11L with an initial layer thickness g10 corresponding to the thickness of the spacers 116C.
In addition, in the present embodiment, the second optical layers 11H are arranged at both ends in the lamination direction Z of the first optical member 112A, and the second optical layers 11H arranged at both ends in the lamination direction Z are It is electrically connected to the mirror driving driver 121 .
Similarly, the second optical layers 11H are arranged at both ends in the stacking direction Z of the second optical member 113A, and the second optical layers 11H arranged at both ends in the stacking direction Z are mirror driving drivers 121. is electrically connected to
In such a configuration, each second optical layer 11H functions as a capacitor electrically connected in series, and when a mirror driving voltage is applied by the mirror driving driver 121, each capacitor retains electric charge. At this time, since the amount of charge held in each capacitor is the same, electrostatic attraction causes the same amount of displacement between the second optical layers 11H, making the layer thickness g1 of the first optical layer 11L uniform. It can be changed to any desired dimension.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態では、第一光学部材112A及び第二光学部材113Aは、それぞれ、空気層(流体層)である第一光学層11Lと、導電性を有する第二光学層11Hとを、積層方向Zに交互に積層して構成されている。そして、ミラー駆動ドライバー121は、第一光学部材112Aの積層方向Zの両端部に配置される2つの第二光学層11Hの間にミラー駆動電圧を印加する。
このような構成では、第一光学部材112Aに配置された複数の第二光学層11Hは、空気層である第一光学層11Lを介して配置される平行平板となり、直列に電気接続された複数のコンデンサーとして機能する。これらのコンデンサーの電荷の保持量は等しいため、第一光学層11Lの層厚gは同一寸法に維持される。また、ミラー駆動電圧に応じた静電引力も、各コンデンサーで等しくなるので、第一光学層11Lの層厚gを同量だけ変化させることができる。
したがって、本実施形態では、第一実施形態と同様、各第一光学層11Lの層厚gを目標波長に対応した寸法に調整することができるとともに、各第一光学層11Lの層厚gを簡素な構成で精度よく同一寸法に制御することができる。
[Action and effect of the present embodiment]
In the present embodiment, the first optical member 112A and the second optical member 113A each have a first optical layer 11L, which is an air layer (fluid layer), and a conductive second optical layer 11H. are alternately laminated. Then, the mirror driving driver 121 applies a mirror driving voltage between the two second optical layers 11H arranged at both ends in the stacking direction Z of the first optical member 112A.
In such a configuration, the plurality of second optical layers 11H arranged on the first optical member 112A become parallel plates arranged via the first optical layer 11L, which is an air layer, and are electrically connected in series. acts as a capacitor for Since these capacitors hold the same amount of charge, the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is maintained at the same dimension. Moreover, since the electrostatic attraction corresponding to the mirror drive voltage is also equal for each capacitor, the layer thickness g1 of the first optical layer 11L can be changed by the same amount.
Therefore, in the present embodiment, as in the first embodiment, the layer thickness g1 of each first optical layer 11L can be adjusted to a dimension corresponding to the target wavelength, and the layer thickness g of each first optical layer 11L can be adjusted. 1 can be precisely controlled to have the same dimensions with a simple configuration.

[第三実施形態]
次に、第三実施形態について説明する。第一実施形態及び第二実施形態では、流体層である第一光学層11Lの層厚gを変更する例を示した。これに対して、第三実施形態では、光学部材を構成する光学層の屈折率を変化させることで、光学的厚みを変化させる点で、上記第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the first embodiment and the second embodiment, an example of changing the layer thickness g1 of the first optical layer 11L, which is the fluid layer, is shown. On the other hand, the third embodiment differs from the first and second embodiments in that the optical thickness is changed by changing the refractive index of the optical layer that constitutes the optical member.

図9は、第三実施形態の波長可変干渉フィルター11Bの第一光学部材112B及び第二光学部材113Bの概略構成を示す図である。
本実施形態の波長可変干渉フィルター11Bは、図9に示すように、基板111上に、第一光学部材112Bが設けられ、第一光学部材112Bに対してエアギャップGを介して第二光学部材113Bが対向配置される。
FIG. 9 is a diagram showing the schematic configuration of the first optical member 112B and the second optical member 113B of the wavelength tunable interference filter 11B of the third embodiment.
As shown in FIG. 9, the wavelength tunable interference filter 11B of this embodiment has a first optical member 112B provided on a substrate 111, and a second optical member 112B with an air gap G therebetween. 113B are arranged to face each other.

第一光学部材112B及び第二光学部材113Bは、複数の第一光学層11Lと、複数の第二光学層11Hとを備え、第一光学層11Lと第二光学層11Hとが、光学層の積層方向Zに沿って交互に積層されることで構成されている。
ここで、本実施形態では、第二光学層11Hは、例えば液晶セル等により構成された電気光学結晶であり、電圧を印加することで屈折率が変化する。つまり、本実施形態では、第二光学層11Hの層厚gが固定であり、第二光学層11Hの屈折率nを変化させることで、第二光学層11Hの光学的厚みnが目標波長の1/4倍となるように制御する。
The first optical member 112B and the second optical member 113B include a plurality of first optical layers 11L and a plurality of second optical layers 11H, and the first optical layer 11L and the second optical layer 11H are the optical layers. It is configured by alternately stacking along the stacking direction Z. FIG.
Here, in the present embodiment, the second optical layer 11H is an electro-optic crystal made up of, for example, a liquid crystal cell, and its refractive index changes by applying a voltage. That is, in the present embodiment, the layer thickness g2 of the second optical layer 11H is fixed, and the optical thickness nLg of the second optical layer 11H is changed by changing the refractive index nL of the second optical layer 11H. 2 is controlled to be 1/4 times the target wavelength.

本実施形態では、駆動回路12Bは、屈折率変更部123を備える。この屈折率変更部123は、各第二光学層11Hに接続されており、各第二光学層11Hに印加する電圧(屈折率制御電圧)を変更する。
さらに、本実施形態では、制御部20のメモリー21には、駆動テーブルとして、目標波長と、目標波長に対応するフィルター駆動電圧と、第二光学層11Hの光学的厚みnを目標波長の1/4に設定するための第二光学層11Hに印加する屈折率制御電圧とが記録されている。したがって、分光制御部22は、例えば外部機器等から目標波長を指定する波長指定信号を受信すると、駆動テーブルから、目標波長に対応するフィルター駆動電圧と、屈折率制御電圧とを読み出して、駆動回路12Bに指令信号を出力する。これにより、駆動回路12Bのフィルター駆動ドライバー122が、エアギャップGのギャップ寸法を目標波長に対応した寸法となるようにギャップ変更部114を駆動させる。また、駆動回路12Bの屈折率変更部123が、第二光学層11Hの光学的厚みnが目標波長の1/4倍となるように、屈折率nを変更させる。
In this embodiment, the drive circuit 12B includes a refractive index changer 123. FIG. The refractive index changing section 123 is connected to each second optical layer 11H and changes the voltage (refractive index control voltage) applied to each second optical layer 11H.
Furthermore, in the present embodiment, the memory 21 of the control unit 20 stores a target wavelength, a filter drive voltage corresponding to the target wavelength, and an optical thickness n L g 2 of the second optical layer 11H as a drive table. and a refractive index control voltage to be applied to the second optical layer 11H for setting the refractive index to 1/4 of . Therefore, when receiving a wavelength designation signal designating a target wavelength from an external device or the like, the spectral control unit 22 reads out the filter driving voltage and the refractive index control voltage corresponding to the target wavelength from the driving table, and the driving circuit A command signal is output to 12B. Thereby, the filter driving driver 122 of the driving circuit 12B drives the gap changer 114 so that the gap dimension of the air gap G becomes the dimension corresponding to the target wavelength. Further, the refractive index changing section 123 of the drive circuit 12B changes the refractive index nL so that the optical thickness nLg2 of the second optical layer 11H becomes 1/4 times the target wavelength.

なお、図9に示す本実施形態の波長可変干渉フィルター11Bでは、各第一光学層11Lに対してミラーアクチュエーター116が配置されておらず、第一光学層11Lの層厚gは一定であるが、これに限定されない。
例えば、第一実施形態や第二実施形態と同様、第一光学層11Lの厚み寸法を変更可能としてもよい。この際、本実施形態では、第二光学層11Hに対して電圧を印加すると、第二光学層11Hの屈折率が変動する。よって、第一実施形態のように、第一光学層11Lを挟む一対の第二光学層11Hの一方に第一電極116Aを配置し、他方に第二電極116Bを配置してミラーアクチュエーター116を構成することが好ましい。
このような構成では、駆動回路12のミラー駆動ドライバー121は、第一光学層11Lの光学的厚みを目標波長の1/4となるように第一光学層11Lの層厚gを変化させる。また、屈折率変更部123が、第二光学層11Hの光学的厚みnが目標波長の1/4倍となるように、屈折率nを変化させる。
In the tunable interference filter 11B of this embodiment shown in FIG. 9, the mirror actuator 116 is not arranged for each first optical layer 11L, and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is constant. but not limited to this.
For example, like the first embodiment and the second embodiment, the thickness dimension of the first optical layer 11L may be changeable. At this time, in this embodiment, when a voltage is applied to the second optical layer 11H, the refractive index of the second optical layer 11H changes. Therefore, as in the first embodiment, the first electrode 116A is arranged on one side of the pair of second optical layers 11H sandwiching the first optical layer 11L, and the second electrode 116B is arranged on the other side to form the mirror actuator 116. preferably.
In such a configuration, the mirror driver 121 of the drive circuit 12 changes the layer thickness g1 of the first optical layer 11L so that the optical thickness of the first optical layer 11L becomes 1/4 of the target wavelength. Also, the refractive index changing unit 123 changes the refractive index n L such that the optical thickness n L g 2 of the second optical layer 11H is 1/4 times the target wavelength.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態の分光部10は、波長可変干渉フィルター11Bと、駆動回路12Bとを備える。そして、本実施形態の波長可変干渉フィルター11Bでは、第一光学部材112及び第二光学部材113は、複数の第一光学層11Lと、複数の第二光学層11Hとを有し、第一光学層11L及び第二光学層11Hが積層されて構成されている。また、この第二光学層11Hは、液晶等の電気光学結晶により構成されており、電圧印加によって屈折率が変化する。
そして、駆動回路12Bには、屈折率変更部123が設けられ、この屈折率変更部123は、第二光学層11Hへの印加電圧を変化させることで、第二光学層11Hの屈折率を変化させる。
また、第一光学部材112及び第二光学部材113の間のエアギャップGのギャップ寸法を変更するギャップ変更部114を備える。
[Action and effect of the present embodiment]
The spectroscopic section 10 of this embodiment includes a variable wavelength interference filter 11B and a drive circuit 12B. In the tunable interference filter 11B of the present embodiment, the first optical member 112 and the second optical member 113 each have a plurality of first optical layers 11L and a plurality of second optical layers 11H. A layer 11L and a second optical layer 11H are laminated. The second optical layer 11H is made of an electro-optical crystal such as liquid crystal, and its refractive index changes with voltage application.
A refractive index changing section 123 is provided in the drive circuit 12B, and the refractive index changing section 123 changes the refractive index of the second optical layer 11H by changing the voltage applied to the second optical layer 11H. Let
It also has a gap changer 114 that changes the gap dimension of the air gap G between the first optical member 112 and the second optical member 113 .

このため、本実施形態では、第二光学層11Hの光学的厚みnが目標波長の1/4倍となるように第二光学層11Hの屈折率nを変更することで、第一光学部材112Bや第二光学部材113Bの反射率特性における中心波長を目標波長に近づけるようにシフトさせることができる。
これにより、波長可変干渉フィルター11Bから目標波長の光を透過させる際、透過光の分光特性における半値幅も狭くでき、高い分解能で所望の目標波長の光を透過させることができる。
Therefore, in the present embodiment, by changing the refractive index n L of the second optical layer 11H so that the optical thickness n L g 2 of the second optical layer 11H is 1/4 times the target wavelength, It is possible to shift the central wavelength in the reflectance characteristics of the first optical member 112B and the second optical member 113B so as to approach the target wavelength.
As a result, when the light of the target wavelength is transmitted from the wavelength tunable interference filter 11B, the half width in the spectral characteristics of the transmitted light can be narrowed, and the light of the desired target wavelength can be transmitted with high resolution.

[変形例]
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
[Modification]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications, improvements, etc. within the scope of achieving the object of the present invention.

[変形例1]
上記第一実施形態では、電子機器として、目標波長の光を分光して出力する分光装置1を例示し、光学装置として、波長可変干渉フィルター11及び駆動回路12を備える分光部10を例示したが、これに限定されない。
例えば、電子機器は、測定対象からの光を分光部10で分光させ、分光された光を測定する分光測定装置であってもよい。このような分光測定装置は、例えば印刷メディアに画像を印刷するプリンター等、画像光をスクリーンに投影するプロジェクター等に組み込むことができる。
[Modification 1]
In the above-described first embodiment, the spectroscopic device 1 that disperses and outputs the light of the target wavelength is exemplified as the electronic device, and the spectroscopic unit 10 including the wavelength tunable interference filter 11 and the driving circuit 12 is exemplified as the optical device. , but not limited to.
For example, the electronic device may be a spectroscopic measurement device that disperses light from a measurement target using the spectroscopic unit 10 and measures the dispersive light. Such a spectrometry device can be incorporated in, for example, a printer that prints an image on a printing medium, a projector that projects image light onto a screen, or the like.

また、光学装置が分光部10であり、第一光学部材112と第二光学部材113とを備える波長可変干渉フィルター11を備える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、光学装置は、一つの光学部材を備え、当該光学部材に入射した入射光を、所定の方向に反射させるミラーデバイスであってもよい。 Moreover, although the optical device is the spectroscopic section 10 and the configuration including the variable wavelength interference filter 11 including the first optical member 112 and the second optical member 113 has been exemplified, the present invention is not limited to this. For example, the optical device may be a mirror device that includes one optical member and reflects incident light incident on the optical member in a predetermined direction.

さらに、光学部材としては、光を反射させるミラーである必要はなく、例えば、反射防止膜や、所定波長の光をカットするカットフィルターであってもよい。つまり、第一光学層11L及び第二光学層11Hを交互に積層した光学部材では、一部の光を反射させ、その他の光を透過させる。このため、透過波長域に対しては、反射防止膜(ARコート)として機能する。上述した各実施形態のように、第一光学層11Lや第二光学層11Hの光学的厚みを変更することで反射率特性の中心波長や反射波長域をシフトさせることができ、これにより、ARコートで反射を防止する反射防止波長域もシフトさせることが可能となる。 Furthermore, the optical member need not be a mirror that reflects light, and may be, for example, an antireflection film or a cut filter that cuts light of a predetermined wavelength. That is, the optical member in which the first optical layers 11L and the second optical layers 11H are alternately laminated reflects part of the light and transmits the other part of the light. Therefore, it functions as an antireflection film (AR coat) in the transmission wavelength range. By changing the optical thickness of the first optical layer 11L and the second optical layer 11H, as in each of the above-described embodiments, it is possible to shift the center wavelength and reflection wavelength range of the reflectance characteristics, thereby increasing the AR It is also possible to shift the anti-reflection wavelength range in which the coat prevents reflection.

[変形例2]
第一実施形態では、分光装置1の駆動方法として、外部機器等から入力された波長指定信号に基づく目標波長の光を透過させるように、分光装置1を駆動させた。
これに対して、例えば、制御部20は、最長波長λから、最短波長λまでの複数の波長を、所定の周期で順に透過させるように制御してもよい。この場合は、制御部20は、各波長に対する指令信号を駆動回路12に順次入力すればよい。
この場合、分光装置1から出射された複数の波長の光を受光部で受信させ、各波長に対する受光量を測定することで、測定光の分光スペクトルを算出することも可能となる。
[Modification 2]
In the first embodiment, as a driving method of the spectroscopic device 1, the spectroscopic device 1 is driven so as to transmit light of a target wavelength based on a wavelength designation signal input from an external device or the like.
On the other hand, for example, the control unit 20 may control a plurality of wavelengths from the longest wavelength λ M to the shortest wavelength λ m so that they are sequentially transmitted at a predetermined cycle. In this case, the controller 20 may sequentially input the command signal for each wavelength to the drive circuit 12 .
In this case, it is also possible to calculate the spectral spectrum of the measurement light by causing the light receiving unit to receive light of a plurality of wavelengths emitted from the spectroscopic device 1 and measuring the amount of received light for each wavelength.

[変形例3]
第二実施形態では、ミラー駆動ドライバー121は、第一光学部材112Aの積層方向Zの両端部に位置する第二光学層11Hの間にミラー駆動電圧を印加し、同様に、第二光学部材113Aの積層方向Zの両端部に位置する第二光学層11Hの間にミラー駆動電圧を印加した。
これに対して、ミラー駆動ドライバー121は、第一光学部材112Aの基板111に最も近い位置の第二光学層11Hと、第二光学部材113Aの基板111から最も離れた位置の第二光学層11Hとに接続されており、これらの2つの第二光学層11Hの間にミラー駆動電圧を印加してもよい。
[Modification 3]
In the second embodiment, the mirror driving driver 121 applies a mirror driving voltage between the second optical layers 11H positioned at both ends in the stacking direction Z of the first optical member 112A, and similarly applies the mirror driving voltage to the second optical member 113A. A mirror driving voltage was applied between the second optical layers 11H positioned at both ends in the stacking direction Z of the .
On the other hand, the mirror drive driver 121 is arranged to move the second optical layer 11H closest to the substrate 111 of the first optical member 112A and the second optical layer 11H farthest from the substrate 111 of the second optical member 113A. and a mirror driving voltage may be applied between these two second optical layers 11H.

このような構成では、ミラー駆動電圧を印加することで、エアギャップGのギャップ寸法も変化させることができる。この場合、第一光学層11Lの初期層厚g10を、波長可変帯域Δλの最長波長λの1/4倍となるように設定しておき、エアギャップGのギャップ寸法が、目標波長の光を透過させるための寸法となるように、ミラー駆動電圧を印加する。これにより、エアギャップGを目標波長に対応した寸法に変更することができるとともに、目標波長が小さくなるにしたがって、第一光学層11Lの層厚gを小さくできる。このため、第一光学層11Lの層厚を固定とした従来の波長可変干渉フィルターに比べて、透過光の分光特性における半値幅を小さくでき、分解能の向上を図ることができる。 In such a configuration, the gap dimension of the air gap G can also be changed by applying the mirror driving voltage. In this case, the initial layer thickness g10 of the first optical layer 11L is set to be 1/4 times the longest wavelength λM of the wavelength tunable band Δλ, and the gap dimension of the air gap G is equal to the target wavelength. A mirror driving voltage is applied so that the dimensions are such that light can be transmitted. Thereby, the air gap G can be changed to a dimension corresponding to the target wavelength, and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L can be reduced as the target wavelength becomes smaller. Therefore, compared with the conventional wavelength tunable interference filter in which the layer thickness of the first optical layer 11L is fixed, the half width in the spectral characteristics of transmitted light can be reduced, and the resolution can be improved.

[変形例4]
第三実施形態において、第一光学層11Lを空気層としたが、これに限定されない。
例えば、第一光学層11Lを、SiO等の固体素材を用いた光学層としてもよい。
さらには、第一光学層11L及び第二光学層11Hの双方を電気光学結晶により構成してもよい。この場合、第一光学層11Lは、第一屈折率以上、第二屈折率未満となる第一屈折率範囲で屈折率を変更可能な電気光学結晶を用い、第二光学層11Hは、第二屈折率よりも大きい第三屈折率以上、第二屈折率より大きい第四屈折率未満となる第二屈折率範囲で屈折率を変更可能な電気光学結晶を用いる。そして、第一光学層11Lの層厚gと、第二光学層11Hの層厚gとがg>gとなるように、第一光学層11L及び第二光学層11Hを形成する。
この場合、第一光学層11L及び第二光学層11Hの双方において、光学的厚みを目標波長に応じた値に変化させることができ、波長可変干渉フィルターは、より高い分解能で目標波長の光を透過させることができる。
[Modification 4]
Although the first optical layer 11L is an air layer in the third embodiment, it is not limited to this.
For example, the first optical layer 11L may be an optical layer using a solid material such as SiO2 .
Furthermore, both the first optical layer 11L and the second optical layer 11H may be composed of electro-optic crystals. In this case, the first optical layer 11L uses an electro-optic crystal that can change the refractive index within a first refractive index range that is greater than or equal to the first refractive index and less than the second refractive index, and the second optical layer 11H uses the second An electro-optic crystal whose refractive index can be changed within a second refractive index range from a third refractive index higher than the refractive index to less than a fourth refractive index higher than the second refractive index is used. Then, the first optical layer 11L and the second optical layer 11H are formed so that the layer thickness g1 of the first optical layer 11L and the layer thickness g2 of the second optical layer 11H satisfy g1>g2. .
In this case, in both the first optical layer 11L and the second optical layer 11H, the optical thickness can be changed to a value according to the target wavelength, and the wavelength tunable interference filter can transmit light of the target wavelength with higher resolution. can be permeated.

[変形例5]
第一実施形態及び第二実施形態において、第一光学層11Lの層厚gを変化させる場合、波長可変帯域Δλ内の、目標波長以外の波長の光が波長可変干渉フィルター11,11Aを透過することがある。
図10は、第一実施形態の波長可変干渉フィルター11において、目標波長を800nm及び400nmに設定した際のそれぞれの分光特性を示す図である。図10において、T3は、800nmに対する分光特性であり、T4は、400nmに対する分光特性である。
図10に示すT3に示すように、目標波長を800nmとして、第一光学層11Lの層厚gと、エアギャップGのギャップ寸法とを変更すると、波長可変干渉フィルター11から、800nmの目標波長の光の他、550nm以下の波長の光も同時に波長可変干渉フィルター11から透過される。また、T4に示すように、目標波長を400nmとして、第一光学層11Lの層厚gと、エアギャップGのギャップ寸法とを変更すると、波長可変干渉フィルター11から、400nmの目標波長の光の他、650nm以上の波長の光も同時に波長可変干渉フィルター11から透過される。
[Modification 5]
In the first embodiment and the second embodiment, when the layer thickness g1 of the first optical layer 11L is changed, light having a wavelength other than the target wavelength within the wavelength tunable band Δλ is transmitted through the tunable interference filters 11 and 11A. I have something to do.
FIG. 10 is a diagram showing respective spectral characteristics when the target wavelengths are set to 800 nm and 400 nm in the wavelength tunable interference filter 11 of the first embodiment. In FIG. 10, T3 is the spectral characteristic for 800 nm, and T4 is the spectral characteristic for 400 nm.
As indicated by T3 in FIG. 10, when the target wavelength is 800 nm and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L and the gap dimension of the air gap G are changed, the wavelength tunable interference filter 11 outputs a target wavelength of 800 nm. , and light with a wavelength of 550 nm or less is also transmitted through the variable wavelength interference filter 11 at the same time. Further, as indicated by T4, when the target wavelength is 400 nm and the layer thickness g1 of the first optical layer 11L and the gap dimension of the air gap G are changed, light with a target wavelength of 400 nm is emitted from the wavelength tunable interference filter 11. In addition, light with a wavelength of 650 nm or more is also transmitted through the variable wavelength interference filter 11 at the same time.

このため、分光部10の波長可変干渉フィルター11の光軸上に、所定波長域の光を遮光するカットフィルターを挿入し、目標波長に応じて、カットフィルターを交換してもよい。
例えば、目標波長800nmの光を波長可変干渉フィルター11から透過させる場合には、550nm以下の光を遮光する第一カットフィルターを波長可変干渉フィルター11の光軸上に挿入する。
また、目標波長400nmの光を波長可変干渉フィルター11から透過させる場合には、第一カットフィルターを波長可変干渉フィルター11の光軸上から退避させ、代わりに、650nm以上の光を遮光する第二カットフィルターを挿入する。
これにより、目標波長以外の波長が分光装置1から出射される不都合を抑制できる。
Therefore, a cut filter that blocks light in a predetermined wavelength range may be inserted on the optical axis of the wavelength tunable interference filter 11 of the spectroscopic section 10, and the cut filter may be replaced according to the target wavelength.
For example, in order to transmit light with a target wavelength of 800 nm through the variable wavelength interference filter 11 , a first cut filter that blocks light with a wavelength of 550 nm or less is inserted on the optical axis of the variable wavelength interference filter 11 .
Further, when the light with the target wavelength of 400 nm is to be transmitted from the wavelength tunable interference filter 11, the first cut filter is retracted from the optical axis of the wavelength tunable interference filter 11, and instead, the second cut filter that blocks light of 650 nm or longer is used. Insert a cut filter.
As a result, the problem that wavelengths other than the target wavelength are emitted from the spectroscopic device 1 can be suppressed.

[変形例6]
第一実施形態では、各第一光学層11Lのそれぞれに配置されたミラーアクチュエーター116が並列に接続されてミラー駆動電圧が印加される例を示したが、これに限定されない。例えば、第二実施形態のように、各ミラーアクチュエーター116を電気的に直列に接続してもよい。この場合、隣り合うミラーアクチュエーター116の第一電極116Aと第二電極116Bとを電気接続し、積層方向Zに対して基板111側の端部に配置されたミラーアクチュエーター116の第一電極116A、及び基板111とは反対側の端部に配置されたミラーアクチュエーター116の第二電極116Bをミラー駆動ドライバー121に接続すればよい。
[Modification 6]
In the first embodiment, an example was shown in which the mirror actuators 116 arranged in each of the first optical layers 11L are connected in parallel and the mirror driving voltage is applied, but the present invention is not limited to this. For example, each mirror actuator 116 may be electrically connected in series as in the second embodiment. In this case, the first electrode 116A and the second electrode 116B of the adjacent mirror actuators 116 are electrically connected, and the first electrode 116A of the mirror actuator 116 arranged at the end on the substrate 111 side with respect to the stacking direction Z, and The second electrode 116B of the mirror actuator 116 arranged at the end opposite to the substrate 111 may be connected to the mirror driver 121 .

[変形例7]
第一実施形態及び第二実施形態において、第一光学層11Lが空気層である例を示したがこれに限定されない。第一光学層11Lが、水等の液体や、He等の気体により構成されていてもよい。このように、第一光学層11Lが流体層により構成されていることで、第一光学層11Lが固体素材により構成されている場合に比べて、小さい応力で第一光学層11Lの層厚gを変化させることができる。
なお、第一光学層11Lとして固体素材が用いられる構成としてもよい。この場合、例えば第二実施形態のように、第一光学層11Lを挟み込む一対の第二光学層11Hにより、第一光学層11Lを押し込むことで、第一光学層11Lの層厚を変化させてもよい。
[Modification 7]
In the first embodiment and the second embodiment, an example in which the first optical layer 11L is an air layer is shown, but the present invention is not limited to this. The first optical layer 11L may be composed of a liquid such as water or a gas such as He. Since the first optical layer 11L is composed of the fluid layer in this way, the layer thickness g of the first optical layer 11L can be increased with less stress than when the first optical layer 11L is composed of a solid material. 1 can be changed.
Note that a configuration in which a solid material is used as the first optical layer 11L may be employed. In this case, for example, as in the second embodiment, the thickness of the first optical layer 11L is changed by pressing the first optical layer 11L with a pair of second optical layers 11H that sandwich the first optical layer 11L. good too.

[変形例8]
上記実施形態では、基板111上に、第一光学部材112が積層され、ギャップ形成スペーサー115を介して、第二光学部材113が積層される波長可変干渉フィルター11,11A,11Bの構成例を示したがこれに限定されない。
例えば、ギャップ形成スペーサー115が設けられない構成としてもよい。つまり、基板111上に第一光学部材112が設けられ、第一光学部材112の上に第二光学部材113の一部が接合され、第二光学部材113の他の一部が、第一光学部材112に対してエアギャップGを介して離間する構成としてもよい。このような波長可変干渉フィルターを形成するには、例えば、基板111上に第一光学部材112、第三電極114Aを形成した後、第一光学部材112の一部に犠牲層を形成する。そして、犠牲層の上に第四電極114Bを形成し、さらに、第一光学部材112上に、犠牲層の全体を覆うように第二光学部材113を形成して、第一光学部材112と第二光学部材113とを接合し、最後に犠牲層をエッチング等により削除する。これにより、スペーサー等を介さず、第一光学部材112と第二光学部材113とが対向する波長可変干渉フィルターを形成することが可能である。
[Modification 8]
In the above embodiment, the first optical member 112 is laminated on the substrate 111, and the configuration example of the wavelength tunable interference filters 11, 11A, and 11B in which the second optical member 113 is laminated via the gap forming spacer 115 is shown. However, it is not limited to this.
For example, a configuration in which the gap forming spacer 115 is not provided may be adopted. That is, the first optical member 112 is provided on the substrate 111, a part of the second optical member 113 is bonded onto the first optical member 112, and the other part of the second optical member 113 is the first optical member. A configuration in which the member 112 is separated from the member 112 via an air gap G may be employed. To form such a tunable interference filter, for example, after forming the first optical member 112 and the third electrode 114A on the substrate 111, a sacrificial layer is formed on a part of the first optical member 112. FIG. Then, a fourth electrode 114B is formed on the sacrificial layer, and a second optical member 113 is formed on the first optical member 112 so as to cover the entire sacrificial layer. The second optical member 113 is joined, and finally the sacrificial layer is removed by etching or the like. Thereby, it is possible to form a variable wavelength interference filter in which the first optical member 112 and the second optical member 113 face each other without a spacer or the like.

また、図11は、2つの基板を備える波長可変干渉フィルター11Cの構成を示す概略断面図である。
図11に示す波長可変干渉フィルター11Cのように、第一基板51に、第一光学部材112を設け、第二基板52に第二光学部材113を設け、第一基板51と第二基板52とが接合層53により接合された構成としてもよい。この場合、第二基板52に、第二光学部材113が設けられる可動部521と、可動部521を第一基板51側に変位させるダイアフラム522とを形成することが好ましい。また、ギャップ変更部114を構成する第三電極114Aを第一基板51に形成し、第四電極114Bを第二基板52に形成することで、干渉領域Ar1の拡大を図ることができる。
Also, FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a wavelength tunable interference filter 11C having two substrates.
Like the wavelength tunable interference filter 11C shown in FIG. 11, the first substrate 51 is provided with the first optical member 112, the second substrate 52 is provided with the second optical member 113, and the first substrate 51 and the second substrate 52 are may be joined by the joining layer 53 . In this case, it is preferable to form a movable portion 521 on which the second optical member 113 is provided and a diaphragm 522 that displaces the movable portion 521 toward the first substrate 51 on the second substrate 52 . Further, by forming the third electrode 114A constituting the gap changing portion 114 on the first substrate 51 and forming the fourth electrode 114B on the second substrate 52, the interference area Ar1 can be expanded.

上記実施形態では、ギャップ変更部114が、第三電極114A及び第四電極114Bにより構成される例を示したが、これに限定されない。
例えば、第一光学部材と第二光学部材との間に圧電体が配置され、圧電体への印加電圧を変更することで、エアギャップGのギャップ寸法を変更してもよい。また、第一光学部材と第二光学部材との間を密閉空間とし、当該密閉空間内の圧力を変化させることでエアギャップGのギャップ寸法を変更してもよい。
In the above embodiment, an example in which the gap changer 114 is configured by the third electrode 114A and the fourth electrode 114B is shown, but the present invention is not limited to this.
For example, a piezoelectric body may be arranged between the first optical member and the second optical member, and the gap dimension of the air gap G may be changed by changing the voltage applied to the piezoelectric body. Alternatively, a sealed space may be provided between the first optical member and the second optical member, and the gap dimension of the air gap G may be changed by changing the pressure in the sealed space.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。 In addition, the specific structure for carrying out the present invention can be appropriately changed to another structure or the like as long as the object of the present invention can be achieved.

1…分光装置(電子機器)、10…分光部(光学装置)、11,11A,11B,11C…波長可変干渉フィルター、11H…第二光学層、11L…第一光学層、12,12B…駆動回路、20…制御部、21…メモリー、22…分光制御部、111…基板、112,112A,112B…第一光学部材、113,113A,113B…第二光学部材、114…ギャップ変更部、114A…第三電極、114B…第四電極、115…ギャップ形成スペーサー、116…ミラーアクチュエーター、116A…第一電極、116B…第二電極、116C…スペーサー、117…光学薄膜、121…ミラー駆動ドライバー(層厚変更部)、122…フィルター駆動ドライバー、123…屈折率変更部、Ar1…干渉領域、G…エアギャップ、Z…積層方向、g…第一光学層の層厚、g…第二光学層の層厚。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Spectroscopic device (electronic device), 10... Spectroscopic part (optical device), 11, 11A, 11B, 11C... Variable wavelength interference filter, 11H... Second optical layer, 11L... First optical layer, 12, 12B... Drive Circuit 20 Control unit 21 Memory 22 Spectral control unit 111 Substrate 112, 112A, 112B First optical member 113, 113A, 113B Second optical member 114 Gap changing unit 114A ... third electrode 114B ... fourth electrode 115 ... gap forming spacer 116 ... mirror actuator 116A ... first electrode 116B ... second electrode 116C ... spacer 117 ... optical thin film 121 ... mirror driving driver (layer Thickness changing part), 122... Filter driving driver, 123... Refractive index changing part, Ar1... Interference area, G... Air gap, Z... Stacking direction, g1... Layer thickness of first optical layer, g2... Second optical Layer thickness.

Claims (3)

複数の第一光学層、及び、前記第一光学層とは屈折率が異なる複数の第二光学層を有し、前記第一光学層及び前記第二光学層が積層された光学部材と、
前記第一光学層及び前記第二光学層の積層方向において、前記第一光学層の厚みを変化させる層厚変更部と、を備え、
前記光学部材は、一対設けられ、
一対の前記光学部材は、ギャップを介して対向配置されており、
前記ギャップの寸法を変更するギャップ変更部を備え
複数の前記第一光学層は、流体により構成された流体層であり、
複数の前記第二光学層は、導電性を有し、
前記層厚変更部は、前記積層方向に対して両端部に配置される2つの前記第二光学層の間に印加する電圧を変更す
ことを特徴とする光学装置。
an optical member having a plurality of first optical layers and a plurality of second optical layers having a refractive index different from that of the first optical layers, wherein the first optical layers and the second optical layers are laminated;
a layer thickness changing unit that changes the thickness of the first optical layer in the stacking direction of the first optical layer and the second optical layer,
A pair of the optical members are provided,
The pair of optical members are arranged to face each other across a gap,
A gap changing unit that changes the dimension of the gap ,
the plurality of first optical layers are fluid layers composed of a fluid;
The plurality of second optical layers have conductivity,
The optical device , wherein the layer thickness changing section changes a voltage applied between the two second optical layers arranged at both ends in the stacking direction .
請求項1に記載の光学装置において、
前記ギャップ変更部は、一対の前記光学部材を透過させる光の波長に応じて、前記ギャップの寸法を変更し、
前記層厚変更部は、一対の前記光学部材を透過させる光の波長に応じて、前記第一光学層の厚みを変化させる
ことを特徴とする光学装置。
An optical device according to claim 1 , wherein
The gap changing unit changes the dimension of the gap according to the wavelength of light transmitted through the pair of optical members,
The optical device, wherein the layer thickness changing section changes the thickness of the first optical layer according to the wavelength of light transmitted through the pair of optical members.
請求項1または請求項に記載の光学装置と、
前記光学装置を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
an optical device according to claim 1 or claim 2 ;
a control unit that controls the optical device;
An electronic device comprising:
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